Question

【題目】如圖所示為一恒溫水箱電路結(jié)構(gòu)示意圖，包括控制電路和工作電路兩部分，控制電路：電源電壓恒為12V，R1為熱敏電阻（置于水箱中），阻值隨溫度變化的關(guān)系如圖2所示，R0為滑動(dòng)變阻器，線圈電阻不計(jì)，線圈中電流大于0.2A時(shí)銜鐵被吸下；工作電路：R2為電熱器，上面標(biāo)有“220V 1000W＂的字樣，L1、L2為紅綠指示燈，其額定電壓均為220V，加熱時(shí)紅燈正常發(fā)光，綠燈不亮，停止加熱時(shí)綠燈正常發(fā)光，紅燈不亮。

(1)按要求連接好工作電路；

(2)為了使水箱內(nèi)溫度保持在40℃（水溫低于40℃時(shí)電熱器工作，高于40℃時(shí)停止加熱），滑動(dòng)變阻器接入電路阻值應(yīng)為多少？

(3)水箱內(nèi)裝有質(zhì)量為6kg 、20℃的冷水，電熱器正常工作10min后自動(dòng)停止加熱，求電熱器的加熱效率；

(4)為了使恒溫水箱內(nèi)設(shè)定的溫度降低一些，請(qǐng)你想出兩種辦法？

Answer 1

【答案】(1) ；(2) 32Ω；(3) 84%；(4) 方案一：將滑動(dòng)變阻器R0 接入電路的阻值調(diào)大一些；方案二：換電源，降低電源電壓。

【解析】

(1)當(dāng)動(dòng)觸點(diǎn)與上方靜觸點(diǎn)接觸時(shí)，電路為綠燈的簡(jiǎn)單電路；當(dāng)動(dòng)觸點(diǎn)與下方靜觸點(diǎn)接觸時(shí)，電路為R2 與紅燈的并聯(lián)電路，故工作電路如下圖所示：

(2)由圖2示知道，當(dāng)溫度為40℃時(shí)，熱敏電阻R1 的阻值為28Ω；由知道，當(dāng)電路電流為0.2A時(shí)，控制電路的總電阻是：

；

因?yàn)?/span>R1 與R0 串聯(lián)，所以，R0 接入電路的阻值是：

R0=R- R1 =60Ω-28Ω=32Ω；

(3)由Q=cmΔt知道，水吸收的熱量是：

Q吸=cmΔt=4.2×103 kg/m3 ×6kg×（40℃-20℃）=5.04×105 J；

電流做的功是：

W=Pt=100W×10×60s=6×105 J；

電熱器的加熱效率是：

；

(4)由圖乙知道，要降低恒溫箱的設(shè)定溫度，就要減小熱敏電阻R1的阻值；但為了使銜鐵吸合工作電流即線圈中的電流仍為0.2A，根據(jù)歐姆定律知道，應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器R0接入電路的阻值或減小電源電壓。

故方案一：將滑動(dòng)變阻器R0 接入電路的阻值調(diào)大一些；

方案二：換電源，降低電源電壓。

答：(2)滑動(dòng)變阻器接入電路阻值應(yīng)為32Ω；

(3)電熱器的加熱效率為84%；

(4)方案一：將滑動(dòng)變阻器R0 接入電路的阻值調(diào)大一些；方案二：換電源，降低電源電壓。